汽車(chē)智能傳感器技術(shù)與應(yīng)用 項(xiàng)目五任務(wù)1：認(rèn)識(shí)激光雷達(dá)-微課設(shè)計(jì)

汽車(chē)智能傳感器技術(shù)與應(yīng)用微課教學(xué)設(shè)計(jì),,,,,

微課名稱,項(xiàng)目五任務(wù)1：認(rèn)識(shí)激光雷達(dá),,,,

視頻長(zhǎng)度,5min,,,,

知識(shí)點(diǎn)描述,激光雷達(dá)的結(jié)構(gòu)和工作原理，激光雷達(dá)的技術(shù)指標(biāo)，激光雷達(dá)的應(yīng)用場(chǎng)景,,,,

重難點(diǎn),激光雷達(dá)的結(jié)構(gòu)和工作原理,,,,

教學(xué)類型,知識(shí)原理類,,,,

設(shè)計(jì)思路,配合PPT的講解分成兩部分知識(shí)講解，激光雷達(dá)的結(jié)構(gòu)和工作原理，激光雷達(dá)的技術(shù)指標(biāo)和應(yīng)用場(chǎng)景。明確工作任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)激光雷達(dá)的結(jié)構(gòu)和工作原理，激光雷達(dá)的技術(shù)指標(biāo)和應(yīng)用場(chǎng)景，并在任務(wù)完成后課后習(xí)題,,,,

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課程結(jié)構(gòu),畫(huà)面內(nèi)容,字幕,景別鏡頭,教學(xué)目的,備注

課程導(dǎo)入,教師出鏡+PPT2,"一位客戶注意到路面上行駛的無(wú)人駕駛出租車(chē)（Robotaxi）的頂部安裝了一個(gè)又大又圓的東西，對(duì)此他感到非常好奇。你作為一名技術(shù)員，需要向客戶講解激光雷達(dá)的定義和作用，以及它在智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)上的安裝位置。

",教師出鏡+PPT2,明確學(xué)習(xí)任務(wù)，導(dǎo)入本節(jié)課內(nèi)容,

學(xué)習(xí)目標(biāo),教師出鏡+PPT3,"首先我們應(yīng)該知道本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.能解釋激光雷達(dá)的定義。

2.能說(shuō)出激光雷達(dá)的結(jié)構(gòu)。

3.能概括激光雷達(dá)的特點(diǎn)和技術(shù)指標(biāo)。

4.能區(qū)分出激光雷達(dá)的類型和作用。

5.能敘述激光雷達(dá)的應(yīng)用場(chǎng)景。",教師出鏡+PPT3,明確學(xué)習(xí)目標(biāo),

激光雷達(dá)的結(jié)構(gòu)和工作原理,教師出鏡+PPT22,我們已經(jīng)知道激光雷達(dá)的定義、特點(diǎn)以及的分類，接下來(lái)學(xué)習(xí)激光雷達(dá)的結(jié)構(gòu)和工作原理、技術(shù)參數(shù)和應(yīng)用場(chǎng)景。不同類型的激光雷達(dá)的結(jié)構(gòu)存在一定的差異，以機(jī)械式激光雷達(dá)為例，機(jī)械激光雷達(dá)主要由激光發(fā)射器、激光接收器、信號(hào)處理單元和控制系統(tǒng)這四大核心組件構(gòu)成，稱為激光雷達(dá)四大核心組件。,教師出鏡+PPT22,"講解激光雷達(dá)的結(jié)構(gòu)和工作原理,學(xué)生能夠初步了解激光雷達(dá)的結(jié)構(gòu)和工作原理。",

,教師出鏡+PPT23,"（1）激光發(fā)射器：激光發(fā)射器是激光雷達(dá)中的激光發(fā)射機(jī)構(gòu)。

（2）激光接收器：激光照射到障礙物以后通過(guò)障礙物的反射光線會(huì)經(jīng)由鏡頭組匯聚到接收器上。

（3）信號(hào)處理單元：信號(hào)處理單元負(fù)責(zé)控制激光器的發(fā)射、信號(hào)處理，計(jì)算目標(biāo)物體的距離等信息。

（4）旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)（控制系統(tǒng)）：將核心部件以穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)起來(lái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)所在平面掃描，并產(chǎn)生實(shí)時(shí)平面圖信息。",教師出鏡+PPT23,,

,教師出鏡+PPT224,"（1）激光雷達(dá)是以激光器作為輻射源，通過(guò)激勵(lì)源激勵(lì)，發(fā)出空間呈高斯分布的激光束，為了能得到質(zhì)量更好的激光束，經(jīng)由光束整形和激光擴(kuò)束裝置，使激光束空間分布均勻，加大了激光作用距離。

（2）整形和擴(kuò)束的激光束作為激光雷達(dá)探測(cè)信號(hào)，以大氣為傳播媒介，輻射到目標(biāo)物表面上。

（3）激光接收機(jī)接收目標(biāo)物反射和散射信號(hào)，光信號(hào)經(jīng)由光學(xué)探測(cè)器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，回波檢測(cè)處理電路從傳來(lái)的電信號(hào)中分出回波信號(hào)和雜波干擾脈沖，并放大回波信號(hào)，將回波信號(hào)送往計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與處理，提取有用信息",教師出鏡+PPT224,,

激光雷達(dá)的技術(shù)指標(biāo)和應(yīng)用場(chǎng)景,教師出鏡+PPT25,"激光雷達(dá)的主要性能參數(shù)有測(cè)量距離、測(cè)距精度、掃描頻率、測(cè)距采樣數(shù)、角分辨率、視場(chǎng)角、雷達(dá)線束、安全等級(jí)、使用壽命等。

（1）測(cè)量距離：激光雷達(dá)的測(cè)距與目標(biāo)的反射率相關(guān)，目標(biāo)的反射率越高則測(cè)量的距離越遠(yuǎn)。激光雷達(dá)所標(biāo)稱的距離大多以90%反光率的漫反射物體（如白紙）作為測(cè)試基準(zhǔn)。例如190m@10%的含義為190m內(nèi)可以探測(cè)到反射率大于10%的所有物體。

",教師出鏡+PPT25,講解激光雷達(dá)的技術(shù)指標(biāo)和應(yīng)用場(chǎng)景，學(xué)生能通過(guò)自己的理解描述相關(guān)知識(shí)點(diǎn),

,,"（2）測(cè)距精度：指同一目標(biāo)進(jìn)行重復(fù)測(cè)量得到的距離值之間的誤差范圍。車(chē)載激光雷達(dá)的測(cè)距精度至少應(yīng)達(dá)到10cm以內(nèi)。

（3）掃描頻率：指一秒內(nèi)進(jìn)行多少次掃描。較高的掃描頻率可以確保安裝激光雷達(dá)實(shí)現(xiàn)較快速度的運(yùn)動(dòng)，并且保證地圖構(gòu)建的質(zhì)量。但提高掃描頻率并不只是簡(jiǎn)單地加速激光雷達(dá)內(nèi)部掃描電機(jī)旋轉(zhuǎn)，需要對(duì)應(yīng)提高測(cè)距采樣率。不然當(dāng)采樣頻率固定的情況下，更快的掃描速度只會(huì)降低角分辨率。

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,,"（4）測(cè)距采樣率：是指一秒內(nèi)進(jìn)行多少次測(cè)距輸出。在轉(zhuǎn)速一定的情況下，采樣率決定了每一幀圖像的點(diǎn)云數(shù)目以及點(diǎn)云的角分辨率。角分辨率越高，點(diǎn)云數(shù)量越多，則圖像對(duì)周?chē)h(huán)境的描繪就越細(xì)致。

（5）角分辨率：指兩個(gè)相鄰測(cè)距點(diǎn)的角度。表示激光雷達(dá)分辨目標(biāo)的能力，角分辨率越小，則表明能夠分辨的目標(biāo)越小。

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,,（6）視場(chǎng)角是指激光束通過(guò)掃描裝置所能達(dá)到的最大角度范圍，包括水平視場(chǎng)角（∠AOB）和垂直視場(chǎng)角（∠BOC）。垂直視場(chǎng)角一般在30°~50°之間。機(jī)械激光雷達(dá)的水平視場(chǎng)角一般是360°，而固態(tài)激光雷達(dá)的水平視場(chǎng)角一般在80~120°之間。,,,

,,（7）雷達(dá)線束：常見(jiàn)的激光雷達(dá)的線束有16線、32線、64線、128線等。多線激光雷達(dá)分布著多個(gè)激光發(fā)射器，再通過(guò)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)形成多條線束的掃描。理論上講，線束越多、越密，對(duì)環(huán)境描述就更加充分。,,,

,教師出鏡+PPT26,"目前，激光雷達(dá)在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域中，主要應(yīng)用有兩個(gè)：目標(biāo)檢測(cè)和SLAM定位與構(gòu)圖。

1.目標(biāo)檢測(cè)

自動(dòng)駕駛車(chē)輛對(duì)周?chē)h(huán)境的準(zhǔn)確感知是確保自動(dòng)駕駛安全的基礎(chǔ)，因此感知數(shù)據(jù)的精度和可靠性十分重要。激光雷達(dá)作為自動(dòng)駕駛目標(biāo)檢測(cè)的傳感器之一，常用于物體檢測(cè)、障礙物識(shí)別、道路分割和目標(biāo)關(guān)鍵信息提取",教師出鏡+PPT26,,

,教師出鏡+PPT27,激光SLAM是指搭載激光雷達(dá)的車(chē)輛，使用實(shí)時(shí)的激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)在運(yùn)動(dòng)中估計(jì)自身的位姿，同時(shí)增量式構(gòu)建周?chē)沫h(huán)境地圖的算法?；诩す饫走_(dá)的SLAM不會(huì)受到光照影